一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统及收集方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统及收集方法，包括手持遥控器、通信模块、中央处理器、双体船、传感器、动力子系统、垃圾收集与传送装置等。手持遥控器发送指令经通信模块送至中央处理器，中央处理器综合传感器采集的数据对动力子系统的航速、航向、与水面相对位置等进行控制，同时控制垃圾收集与传送装置实现垃圾回收。根据垃圾分布情况，将水面分为无垃圾区、离岸垃圾区和靠岸垃圾区，操作人员通过手持遥控器选择对应模式；然后控制螺旋桨向外排水产生水位差，调整航向对准待收垃圾并利用漂浮垃圾顺水流动特性实现垃圾收集，经传送带送至船舱内。本发明专利技术有效提高水面漂浮垃圾的收集效率和智能化程度，具有实际应用和推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统及收集方法
本专利技术涉及一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统及收集方法，属于垃圾智能收集

技术介绍
随着社会经济的快速发展和人们购买力的不断增强，各类生活垃圾已经成为一个影响人们生活品质和身体健康、亟待解决的环境问题。特别是在各种水域，由于自然因素(如落叶等)、人为因素(乱丢垃圾)的原因，水面漂浮垃圾污染问题日趋严重。如何通过专利技术一种垃圾采集系统，解决水面漂浮垃圾的污染问题具有重要的研究意义和推广应用价值。目前，水面漂浮垃圾的清理设备大多体积庞大，需人工在水面操作，存在推广难度大，使用不方便，费效比高等特点。专利申请号为201410297796.1，名称为“水面垃圾收集船”的专利技术专利，“船体前进端的上部通过定位块铰接有垃圾收集装置，垃圾收集装置远离船体的一端通过绳索连接有通过动力机驱动的卷筒，在卷筒与垃圾收集装置之间的船体上设置有绳索经过的支撑杆”。虽然该专利技术专利解决了人工打捞队打捞人员的人身伤害问题，但是仍然需要人工上船工作。专利申请号为201510703747.8，名称为“一种基于波浪能和风能的智能水面垃圾收集船”的专利技术专利，“公开了一种基于波浪能和风能的智能水面垃圾收集船，其包括船体组件、波浪能利用装置、风能利用装置和垃圾收集装置”。尽管该专利技术可实现垃圾收集的无人操作，能耗低，清洁无污染等特点，然而该专利技术的智能化程度不高，对待收集垃圾的针对性不强。专利申请号为201510244935.9，名称为“船用水面垃圾收集装置”，该专利通过在双体船中间前后各设置一个收集筐实现水面垃圾的收集，然而这种垃圾收集方式会导致因垃圾堆积在收集筐内不能及时放在左右船舱而造成航行阻力大等问题。专利技术专利申请号为：201610025583.2，名称为“水面垃圾收集船”的专利技术专利，“船体上设置有垃圾收集舱，旋转式垃圾收集装置与船体铰接，用以将其收集的垃圾倒入所述垃圾收集舱中；旋转式垃圾收集装置包括篓体；篓体包括底板、后板、左翼、右翼，后板靠近所述船体设置在底板的后端，左翼、右翼对称铰接在底板后端的左、右两侧并能平行于底板左、右移动”，该专利技术并未考虑水面垃圾的分布情况，并采取不同的收集策略。现有技术中，暂时没有可根据水面垃圾分布情况，将水面分为无垃圾区，离岸垃圾区和靠岸垃圾区等情况，并针对这几种情况采取不同的垃圾收集策略，通过遥控操作并以垃圾漂流方式进行垃圾采集的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统及实现方法，以提高水面漂浮垃圾的收集效率和收集的智能化程度。针对上述目的，本专利技术公布了一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统及实现方法，本专利技术的系统硬件主要包括手持遥控器、通信模块、中央处理器、双体船、传感器、动力子系统、垃圾收集与传送装置等。该水面垃圾收集系统的实现方法是：根据垃圾分布情况，将水面分为无垃圾区、离岸垃圾区和靠岸垃圾区，通过动力子系统的螺旋桨向外排水产生水位差，利用漂浮垃圾顺水流动的特性，通过过滤分离，实现垃圾收集，收集的垃圾经传送装置储存在双体船舱内。具体技术方案如下：一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，包括遥控器及位于船体上的通信模块、中央处理器、传感器、动力子系统、垃圾收集与传送装置；所述遥控器通过通信模块与中央处理器相连，用于发送指令给所述中央处理器；所述中央处理器收到指令后，结合传感器采集的数据信息对动力子系统控制实现船体移动、对垃圾收集与传送装置进行控制实现垃圾收集与传送。所述动力子系统固定在所述船体前端；所述动力子系统为上下开口的桶状结构；所述桶状结构的上端有缺口，所述缺口处设有能够上下移动的挡板；所述桶状结构的底端设有可调喷嘴，所述可调喷嘴能够转动；所述桶状结构内部设有螺旋桨，所述螺旋桨转动时排出的水通过所述喷嘴喷出。所述动力子系统能够相对于所述船体上下移动，所述动力子系统与所述船体之间采用齿条连接。所述动力子系统受升降电机控制实现上下移动，所述升降电机受所述中央处理器控制。所述螺旋桨受防水电机控制实现旋转，所述防水电机受所述中央处理器控制；所述喷嘴受航向控制电机控制实现转动，所述航向控制电机受所述中央处理器控制；所述船体为双体船。所述垃圾收集与传送装置位于所述桶状结构的上方、挡板相对应的位置，其总体为传送带形状，所传送带将收集的垃圾传送至船舱内。所述垃圾收集与传送装置的前端部分还可以设为覆盖住所述桶状结构上开口的倒锥形。所述垃圾收集与传送装置的前端还设有垃圾导向挡板；所述垃圾收集与传送装置的底面为过滤网状。所述垃圾收集与传送装置的尾端上方还设有垃圾推送板；所述传送带每隔L厘米设置一个高度为H厘米的用于增加与垃圾摩擦力的间隔条。各部分工作原理如下：1.中央处理器负责整个系统的控制工作，其需要综合手持遥控器发出的指令和传感器采集到的与本垃圾收集系统相关的各类参数，控制整个水面垃圾收集系统的航速、航向、垃圾传送速度等指标。2.本专利技术采用两边分别具有一个片体，中间通过甲板桥连接的双体船作为整个系统的载台。双体船的前部安放动力子系统和垃圾收集与传送装置，后部船舱用来存储收集到的垃圾。双体船的两个片体间的水面为垃圾可收集区，位于该水面的漂浮垃圾经过片体与垃圾导向挡板的共同作用，漂流到垃圾收集装置上。3.动力子系统具有上下开口的桶状结构，底部设有可调喷嘴，用于调节螺旋桨喷出水的方向，进而实现调节双体船的航向；两边通过齿条导轨与双体船片体相连，其目的是当收集垃圾的重量导致船体下沉时，中央处理器根据传感器采集到的垃圾收集系统水下相对位移，控制升降电机工作，在齿条导轨上动态调节本系统的水下相对位移。4.动力子系统的可调喷嘴与方向电机相连用来调节该垃圾收集系统的航向，具体原理为：中央处理器根据手持遥控器指令，以及传感器采集到的该系统目前的航行姿态，控制方向电机工作，实现该系统按照预设的轨迹航行。5.本垃圾收集系统的动力源自于动力子系统内部螺旋桨的转动向外喷水产生的反作用力，该反作用力的大小直接决定了该水面垃圾收集系统航速的大小。该垃圾收集系统航速取决于可调入水口挡板上缘与水面的高度(h)、与螺旋桨相连的防水电机的输出功率(p)，双体船的航向与可调喷嘴的方向夹角(α)，双体船当前的速度v0，及水面的风速、风向，水流方向和速度等其他影响因素(e)，可用公式v＝f1(h)+f2(p)+f3(α)+f4(v0)+f5(e)表示。6.垃圾收集和传送装置位于可调入水挡板相对应的部位。垃圾收集装置或者总体为传送带状结构，或者前端为带有过滤孔的倒锥形结构、后端还是传送带结构，在其一侧留有恰好可以安放垃圾传送带的开口。垃圾在垃圾导向挡板和水流的作用下漂流至垃圾收集装置上，经过过滤后留在垃圾传送带上，垃圾传送带在受中央控制器控制的电机的作用下将垃圾传送到双体船后部。本专利技术所设计的基于遥控操作的水面漂浮垃圾收集系统的垃圾收集实现方法如下：操作人员可根据水面垃圾分布情况，通过手持遥控器发送相应指令到所述水面垃圾收集系统，经通信模块接收后发送到中央处理器，中央处理器根据传感器采集的数据信息对动力子系统的航速、航向、动力子系统与水面相对位置以及传送带速度进行控制，以达到该系统收集目标垃圾的目的，收集到的垃圾通过受中央处理器控制的垃圾收集与传送装置存储在双体船船本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，包括遥控器及位于船体上的通信模块、中央处理器、传感器、动力子系统(7)、垃圾收集和传送装置(2)；所述遥控器通过通信模块与中央处理器相连，用于发送指令给所述中央处理器；所述中央处理器收到指令后，结合传感器采集的数据信息对动力子系统(7)进行控制实现船体移动、对垃圾收集和传送装置(2)进行控制实现垃圾收集与传送。

【技术特征摘要】
1.一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，包括遥控器及位于船体上的通信模块、中央处理器、传感器、动力子系统(7)、垃圾收集和传送装置(2)；所述遥控器通过通信模块与中央处理器相连，用于发送指令给所述中央处理器；所述中央处理器收到指令后，结合传感器采集的数据信息对动力子系统(7)进行控制实现船体移动、对垃圾收集和传送装置(2)进行控制实现垃圾收集与传送。2.根据权利要求1所述的一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，所述动力子系统(7)固定在所述船体前端；所述动力子系统为上下开口的桶状结构；所述桶状结构的上端有缺口，所述缺口处设有能够上下移动的挡板(6)；所述桶状结构的底端设有可调喷嘴(8)，所述可调喷嘴(8)能够转动；所述桶状结构内部设有螺旋桨，所述螺旋桨转动时排出的水通过所述喷嘴喷出。3.根据权利要求2所述的一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，所述动力子系统(7)能够相对于所述船体上下移动，所述动力子系统与所述船体之间采用齿条导轨(5)连接。4.根据权利要求3所述的一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，所述动力子系统(7)受升降电机控制实现上下移动，所述升降电机受所述中央处理器控制。5.根据权利要求2所述的一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，所述螺旋桨受防水电机(9)控制实现旋转，所述防水电机(9)受所述中央处理器控制；所述可调喷嘴(8)受航向控制电机控制实现转动，所述航向控制电机受所述中央处理器控制；所述船体为双体船。6.根据权利要求2所述的一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，所述垃圾收集和传送装置(2)位于所述桶状结构的上方、挡板(6)相对应的位置，其总体为传送带形状，所传送带将收集的垃圾传送至船舱内。7.根据权利要求6所述的一种基于遥控操作的水面垃圾收集系统，其特征在于，所述垃圾收集和传送装置(2)的前端部分还可以设为覆盖住所述桶状结构上开口的倒...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佚诗，王天宝，王玉龙，张健，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32